基于CERES-Maize模型的新疆滴灌玉米灌溉制度优化

【目的】研究新疆膜下滴灌玉米的灌溉制度和需水规律,为新疆玉米节水增产提供科学指导。【方法】基于2020年4个不同灌水水平下的玉米生长发育及产量数据,对DSSAT-CERES-Maize模型进行参数率定和验证,评价模型在新疆地区的适用性;利用1979―2017年气象数据,对典型年型分别设置14种灌溉方案,探究新疆膜下滴灌玉米的最优灌溉制度。【结果】利用玉米的叶面积指数、干物质量、产量的观测值对CERES-Maize模型进行参数率定和验证。叶面积指数、干物质量、产量等的模拟值和实测值都表现出了较好的一致性,模拟效果较好。通过模拟分析可得,不同年型玉米关键需水期对缺水的敏感程度大小为:抽雄期>拔节期>灌浆期。综合考虑产量和水分利用效率,枯水年、平水年、丰水年玉米抽雄期灌溉量分别为180、180、120 mm,灌浆期均灌溉120 mm,其余各生育期灌溉量都为60mm时最优。优化后灌溉制度对应的产量分别在枯水年、平水年、丰水年占对应最高产量的99.53%、97.51%、98.45%。【结论】CERES-Maize模型总体上可以应用于新疆地区滴灌玉米的研究,利用模型优化后的灌溉制度能够...     

基于模拟退火算法求解灌溉制度优化模型

随着更加完善而复杂的灌溉制度优化模型被提出,对模型进行优化求解的方法成为研究热点。提出了应用模拟退火算法求解灌溉制度优化模型,通过实例应用来探讨该算法在模型求解过程中的特点和效果。结果表明,该算法所求目标函数值可以逼近全局,适用于最优灌溉制度优化模型的求解。尽管如此,但是该算法仍存在所求目标函数值不稳定的缺陷,需经多次计算再选最优,因此模拟退火算法仍有待改进。     

遗传算法双层次优化模型在精细灌溉决策中的应用

精细灌溉决策支持系统采用基于遗传算法的双层次优化模型,第1层实现单一作物在不同生长期内的配水优化,第2层实现多种作物间的配水优化,并与专家系统相结合,有效的避免了遗传算法在解决局部搜索问题上的局限性,采用MapInfo作为人机交互界面,实现了决策的可视性和系统的易操作性。该决策支持系统在运行结构上分为灌区数据采集模块、灌区信息管理模块、作物配水模拟模块、遗传算法优化模块以及灌区信息显示模块。     

基于熵理论和遗传算法的作物灌溉决策的优化研究

为了优化作物灌溉的决策,在综合考虑了灌溉水量、作物水分需求、降雨量、土壤水分含量和作物不同生育阶段缺水对产量的敏感指数等因素的基础上,建立了基于熵理论和遗传算法的优化模型。通过实例试验,结果表明:提出的模型用于作物灌溉决策优化比基本遗传算法计算精度有了明显提高。     

遗传算法参数对优化灌溉模型寻优过程的影响

通过研究不同遗传算法参数对优化灌溉模型寻优过程的影响,得到一组最优的遗传算法参数.结果显示初始群体n=20,交叉率ρc =0.5,变异概率Pm=0.01时遗传算法寻优效率最高.同时在该组最优组合参数下,对模型的5种灌水量水平进行了优化求解,并得到了模型的最优解.     

控制性隔沟交替灌溉玉米根系吸水模型的试验研究

以影响根系吸水强度的三大要素即作物蒸腾强度、土壤含水率和根系分布密度为影响因子,结合土壤水动力学理论得到的根系吸水率,建立了控制性隔沟交替灌溉条件下玉米的二维根系吸水模型,并进行验证得到较好的结果。模型对预报控制性交替灌溉具有重要的理论及实用价值。     

基于RAGA的PPC模型在黑土区玉米调亏灌溉评价中的应用

调亏灌溉作为一种行之有效的节水灌溉方式,对黑土区农业水资源的可持续高效利用具有重要意义。而调亏灌溉方案的优劣取决于它的综合效果,难以直观评价。以2013年在黑龙江省红星农场进行的玉米调亏灌溉技术效应的试验研究为基础,选取了8个评价指标,采用投影寻踪分类模型(PPC),利用基于实数编码的加速遗传算法(RAGA)优化其投影方向,根据投影函数值得到各评价指标对综合评价的贡献大小对不同调亏处理的各项指标进行排序。结果表明:苗期水分调亏程度为田间持水量60%的处理为最佳调亏灌溉方案,产量和水分利用效率比适宜调亏灌溉处理分别提高了2.11%和6.42%。研究结果可为黑土区玉米灌溉管理提供科学依据。     

基于CROPWAT模型的玉米水分盈亏及灌溉制度研究

为研究黑龙江省中部地区玉米生育期内需水量、水分盈亏指数(CWSDI)、干旱等级变化和不同水文年灌溉制度,基于哈尔滨市1955-2014年气象数据、土壤数据和玉米作物参数,利用CROPWAT模型计算玉米生育期内需水量、有效降雨量和灌溉需水量,计算水分盈亏指数并划分干旱等级,采用Mann-Kendall趋势检验分析以上因素变化趋势,针对不同典型水文年制定灌溉制度。结果表明,该地区1955-2014年生育期内玉米需水量以9.41 mm/10 a的速率下降;丰水年、平水年,枯水年和特枯水年需水量分别为407.80、423.80、452.00和485.60 mm;多年平均CWSDI没有明显变化,生育期内每月CWSDI变化较为明显,干旱等级分析表明在玉米生长初期和生长后期较干旱;不同水文年干旱情况不同,除丰水年外,有效降雨量均难以满足玉米生育期内需水量,不同典型水文年应建立不同的灌溉制度。特枯水年、枯水年和平水年的灌水净定额分别为151.30、117.10和39.70 mm。     

农作物灌溉定额与产量的优化模型及其求解方法

描述灌溉定额与作物产量关系的新型模型，简称优化模型。优化模型比传统的二次抛物线和变形抛物线型更能确切地描述灌溉定额与作物产量的关系。通过建立一系列数学模型，采用ＧａｕｓＮｅｗｔｏｎ法和Ｊａｃｏｂｉ矩阵，求解系数Ａ，Ｂ，Ｃ和Ｄ，并进行了相关系数的检验。采用甘肃河西走廊１９８８～１９９２年畦灌条件不同栽培模式下春小麦、玉米的试验资料，对本模型进行了验证。结果表明：优化模型可靠、实用，而且可广泛用于生产确定农作物限额灌溉下高产的灌溉定额极值。     

引黄灌区灌溉效益优化计算模型

以引黄灌区为研究对象，在分析传统灌溉效益计算方法不足的基础上，按水资源合理配置的要求，基于作物的节水灌溉制度，提出引黄灌区灌溉效益优化计算的双层线性规划模型，开发了相应的计算软件。模型考虑了引黄水量在不同作物间和同种作物不同灌溉时段间的优化配置，使灌溉效益计算更趋合理。     

轮灌条件下的灌溉管网优化设计

在灌溉输配水管网的设计中，不同的灌溉工作制度会在管网中产生不同的流量分配模式，直接影响管网工程总的投资。本文研究在轮灌工作制度下灌溉管网优化设计，提出了将轮灌组的划分也进行优化，用基于整数编码的遗传算法进行优化，通过VB和Matlab混合编程来实现。计算结果表明提出的方法优化结果明显，可以应用于生产。     

分级搜索GPS载波相位定位解的遗传算法

面向精准农业领域研究开发低成本、高精度的GPS测量系统需要解决GPS载波相位整周模糊度问题，应用模糊度函数法结合浮点数遗传算法搜索定位解是有效的方法。针对遗传算法适应度函数多峰特征的搜索问题，提出分级优选遗传搜索算法。该方法可以提高整周模糊度解的搜索可靠性、稳定性和实用性。通过对大型喷灌机高精度定位、导航系统田间试验数据的验证，表明该算法可行，相对于基本的浮点数遗传算法，搜索正确解的可靠性提高近100倍，而运行时间可减少28．6％。     

基于遗传算法和神经网络的泵站经济运行研究

以泵站总耗能最小为目标，建立了叶片可调节泵站站间和站内经济运行优化数学模型，采用遗传算法应用Matlab语言实现优化计算。对江都第4站1999年实际运行资料进行优化计算，总消耗功率比经验操作可减小3．39％左右。针对泵站的流量和扬程变化频繁而一般的优化计算方法速度较慢的问题，以仿真优化结果为样本，利用人工神经网络对相似工况进行预测，预测结果平均误差为1．99％。遗传算法和神经网络联合应用，求解精度和可靠性较高，是解决泵站优化运行问题的有效方法。     

微灌毛管水力解析及优化设计的遗传算法研究

根据微灌毛管水力学特性,应用遗传算法理论和方法,提出微灌毛管水力解析及设计的新方法,建立了两种典型毛管水力解析和设计的遗传算法模型及求解方法,该方法可适用于非均匀坡度、不等间距及不等流量灌水器的毛管解析和设计。模拟计算结果表明,该方法具有较高的求解效率和计算精度。     

基于DNA遗传算法的大坝安全组合

大坝安全的组合优化监控模型实际上为一带约束的优化问题，将DNA遗传算法应用于大坝安全监控领域中，用罚函数法将有约束的优化问题转换为无约束的优化问题，建立了大坝安全监控的组合优化模型。实例计算表明，该方法是可行的，所建立的组合优化模型在拟合与预报精度上要优于单一的模型。     

汽车半主动悬架的多目标遗传优化

汽车采用磁流变液减振器，可根据不同的道路行驶条件，通过改变磁场强度来改变减振器的阻尼特性。提出了一种多目标汽车半主动悬架的遗传优化技术，以行驶安全性、乘坐舒适性、结构空间需要作为优化设计目标或约束，选择悬架系统阻尼作为优化参数，以一个受路面谱激励的1／4汽车模型为例，采用一种高效十进制遗传算法对半主动悬架的减振效果进行验证，结果表明该遗传算法对汽车半主动悬架的参数优化具有较好的效果。     

基于遗传算法的汽车半主动悬架模糊控制器设计

建立了二自由度汽车半主动悬架系统的数学模型,针对汽车半主动悬架减振器阻尼控制中模糊控制器存在的问题,提出了基于遗传算法的模糊控制算法。采用浮点数编码对模糊控制规则进行优化,既提高了运算效率和计算精度,又保证了控制系统的快速性和全局最优性。仿真计算和试验结果表明：基于遗传算法的模糊控制器能明显改善汽车的行驶平顺性。     

遗传算法在潜土逆转旋耕刀参数优化中的应用

将建立的一种基于混合选择机制的遗传机制的遗传算子和引入的小生境技术应用于潜土逆转旋耕刀片几何参数运动参数的优化设计中，给出了潜土逆转旋耕刀片组合参数的功耗模型，优化结果与实验相吻合。     

基于自适应惩罚遗传算法的给水管网优化设计

针对给水管网遗传优化设计中常规惩罚函数边界约束条件存在的问题,提出了一种能根据每代计算结果自适应调节惩罚因子的自适应惩罚遗传算法,并应用改进遗传算法寻求管网投资最小的设计方案.研究表明,应用该方法能够更有效地搜索最优解,可节约工程费用2.29%～12.01%,在工程优化设计中有一定的实用价值.